“Ni ddylai’r dull o olygu genom fod yn groes i ddulliau dethol traddodiadol. “Mae hwn braidd yn arf newydd,” pwysleisiodd pennaeth y labordy ymwrthedd straen planhigion Sefydliad Ymchwil holl-Rwsia ar gyfer Biotechnoleg Amaethyddol (VNIISB) Vasily Taranov. - Un tro, roedd llawfeddygon yn perfformio llawdriniaethau gyda chyllell, yna fe wnaethant ymddangos sgalpelau, yna laserau. Daeth opsiynau hollol wahanol i lawdriniaeth. Felly mae peirianneg enetig yn cynnig arf y gallwch chi ei ddefnyddio a'i wella, ond nid yw'n canslo nac yn disodli popeth a ddefnyddiwyd yn flaenorol."
Mae Sefydliad Ymchwil Biotechnoleg Amaethyddol Gyfan-Rwsia (VNIISB) yn gweithredu labordy ar gyfer ymwrthedd i straen planhigion, y mae ei waith yn cael ei wneud mewn dau brif gyfeiriad: chwilio am enynnau sy'n pennu ymwrthedd planhigion i straen anfiotig a biotig, a golygu'r genom. o blanhigion wedi'u trin er mwyn cynyddu eu gallu i wrthsefyll straen. Mae maes ymchwil y gwyddonwyr yn cynnwys tatws a llysiau tir agored.
Rydym yn siarad â phennaeth y labordy Vasily Taranov a'r uwch ymchwilydd Marina Lebedeva am nodweddion a manteision y technolegau diweddaraf, pa ganlyniadau y gallant eu cyflawni a pha broblemau cynhyrchwyr amaethyddol Rwsia y maent yn cael eu defnyddio gan wyddonwyr labordy i'w datrys.
- Heddiw mae llawer o sôn am yr angen i gyflymu'r broses ddethol. Credir bod y dull o olygu genom yn caniatáu i hyn gael ei wneud. Mae hyn yn wir?
V.T.: Byddai'n fwy cywir dweud nad yw dulliau biotechnolegol yn helpu cymaint i gyflymu'r dewis ag i ehangu galluoedd gwyddonwyr. Mae'r broses o weithio ar amrywiaeth yn parhau i fod yn eithaf hir, gan ein bod yn sôn am blanhigion sydd â chylch bywyd penodol.
Ond mae'n dod yn bosibl i arbenigwyr gael canlyniadau a fyddai'n anodd iawn (os nad yn amhosibl) eu cyflawni gan ddefnyddio dulliau bridio traddodiadol.
Gyda chymorth golygu genomig, gallwn gyflwyno'n bwrpasol dreiglad sy'n effeithio'n uniongyrchol ar nodwedd benodol o amrywiaeth, tra'n cadw gweddill y cymhleth o nodweddion economaidd werthfawr yn ddigyfnewid.
M.L.: Dychmygwch ein bod am gyflwyno genyn ymwrthedd o datws gwyllt i'n hamrywiaeth wedi'i drin gan ddefnyddio dulliau bridio traddodiadol. I wneud hyn, mae'r bridiwr yn cynnal cyfres o groesau o'r "anwar" gyda rhai llinellau diwylliannol. Y broblem yw, ynghyd â'r genyn gwrthiant, bod yr holl enynnau "gwyllt" eraill yn cael eu trosglwyddo i'r amrywiaeth, sydd gan amlaf yn hynod annymunol. Mae peirianneg enetig yn caniatáu ichi gymryd / newid dim ond un genyn dymunol.
– Mae yna farn, er gwaethaf y ffaith bod y dull o olygu genomau wedi bod yn hysbys ers tua 10 mlynedd, nad yw eto wedi cynhyrchu canlyniadau masnachol amlwg.
V.T.: Nid yw hyn yn hollol wir. Mae prif gwmnïau bridio'r byd yn defnyddio golygu genom ac nid ydynt yn ei guddio. Ond dydyn ni ddim yn gwybod beth yn union maen nhw'n ei wneud a pha ganlyniadau maen nhw'n eu cael.
Nid yw cyflawniadau'n cael eu hysbysebu oherwydd ei bod yn ddrutach dod â phlanhigyn sydd wedi'i brosesu gan ddefnyddio dulliau peirianneg genetig i'r farchnad nag un a gafwyd yn draddodiadol. Ac weithiau mae hyn yn syml amhosibl i'w wneud.
Ar yr un pryd, mae'n anodd iawn profi bod golygu genom wedi'i ddefnyddio i greu amrywiaeth benodol gan ddefnyddio dulliau presennol.
Yn ystod y prawf, bydd arbenigwyr yn edrych am ddilyniant marciwr yn genom yr organeb; os yw'n bresennol, bydd y planhigyn yn cael ei gydnabod fel un sydd wedi'i addasu'n enetig. Ond gyda golygu genomig, nid oes dim yn cael ei gyflwyno i'r genom, felly ni ellir dod o hyd i ddim.
Mae newidiadau yn aml yn effeithio nid yn unig ar un genyn, ond ar le penodol yn y genyn, yn llythrennol un niwcleotid, un llythyren. Ac mae'r biliynau o lythyrau sy'n weddill yn aros fel yr oeddent. I benderfynu bod planhigyn wedi'i olygu, mae angen i chi ddarllen ei genom cyfan mewn gwirionedd, gyda sylw ddeg gwaith yn uwch na'r safon i ddileu gwall. Ni fydd unrhyw un yn gwneud dadansoddiad mor swmpus a drud iawn, a gall y bridiwr bob amser ddweud iddo gael y planhigyn gan ddefnyddio mutagenesis neu ddetholiad traddodiadol.
- M.L.: Mae golygu genomau yn gyffredinol, ac yn enwedig y profiad o ddefnyddio’r technolegau hyn ar blanhigion, yn stori weddol ddiweddar.
Yn anad dim oherwydd i newid nodwedd mae angen i chi wybod beth yn union a sut i'w olygu. Mae nodweddion planhigion yn cael eu pennu gan enynnau, set o enynnau gan amlaf, y mae'n rhaid dewis targedau addas ar gyfer golygu ohonynt. Ond mae angen astudiaethau cymhleth a hirfaith yn aml er mwyn egluro swyddogaethau a rheoleiddio genynnau penodol sy'n cyfrannu at nodweddion o ddiddordeb. O'i gymharu ag anifeiliaid a bodau dynol, gallwn ddweud nad ydym yn gwybod llawer o fecanweithiau moleciwlaidd nodweddion planhigion (er enghraifft, ymwrthedd, cynhyrchiant, ac ati) yn dda iawn. Ar yr un pryd, mae genomau planhigion yn fwy ac yn fwy cymhleth, nad yw'n symleiddio'r dasg o gwbl. Fodd bynnag, mae llawer eisoes yn hysbys trwy ymchwil sylfaenol mewn bioleg planhigion, a pho fwyaf y deallwn hyn, y mwyaf y mae ein posibiliadau ar gyfer addasu yn cynyddu.
Yn ogystal, rydym yn sôn am ddull sy'n ei gwneud hi'n bosibl cywiro rhai nodweddion, ond i beidio â chyflwyno mathau newydd i'r farchnad, y mae gwaith arno, er gwaethaf rhywfaint o gyflymiad, yn dal i gymryd blynyddoedd.
– A yw biotechnolegwyr yn golygu genynnau? Sut maen nhw'n pennu union gyfeiriad y gwaith (diben y golygu)?
V.T.: Rhaid i'r biotechnolegydd weithio ar y cyd â bridiwr llwyddiannus y cnwd a ddewiswyd ac, yn ddelfrydol, cynnwys cynhyrchwyr arbenigol eraill. Mae'r bridiwr, ynghyd â'r ffermwyr, yn gosod y dasg, mae'r bridiwr yn helpu i ddewis genoteipiau addas. Rydym, yn ei dro, yn ymgynghori â biocemegwyr a genetegwyr, rydym yn meddwl beth y gallwn ei gynnig ar y sail hon (nid yw'r nodweddion angenrheidiol bob amser yn cael eu hastudio'n ddigonol o safbwynt biolegol). Edrychwn ar yr hyn y gallwn ei wneud mewn gwirionedd, cyflawni ein cam gwaith, dychwelyd y llinell ganlyniadol i'r bridiwr, ac mae'r bridiwr yn dod â'r canlyniad i'r amrywiaeth.
- Ydy golygu genom yn dechnoleg ddrud?
V.T.: Mae'r gost o gael planhigyn yn dibynnu ar y cnwd ac a yw'r planhigyn sy'n deillio ohono wedi'i olygu neu'n drawsgenig.
Os byddwn yn siarad am offer, yna ar gyfer cwmni sydd eisoes yn ymwneud â chael deunydd di-feirws a microclonio, bydd prynu offer ac adweithyddion ar gyfer golygu genom yn costio swm cymharol fach. Efallai nad y swm llethol o fuddsoddiad yw'r rhwystr i ddechrau gwaith o'r fath, ond diffyg personél cymwys. Ychydig iawn o bobl sy'n gallu ymgymryd â thasg mor arbenigol a'i chyflawni.
A dod yn ôl at gostau: mae cynnydd technolegol yn y maes hwn yn gyflym iawn. Mae’r dulliau golygu genom, dyweder, yn 2012, pan ddarganfuwyd CRISPR/Cas9 (technoleg ar gyfer golygu genomau organebau uwch, yn seiliedig ar system imiwnedd bacteria), a’r hyn sydd gennym yn awr yn wahanol iawn. Mae effeithlonrwydd gweithredu yn cynyddu o flwyddyn i flwyddyn, ac mae costau'n gostwng.
M.L.: Gellir cymharu hyn â'r prosiect dilyniannu genom dynol. Cafodd y genom dynol cyntaf ei ddilyniannu gan gonsortiwm rhyngwladol am 10 mlynedd am 2.7 biliwn o ddoleri yn syml oherwydd bod technolegau o'r fath ar gael yn y 90au. Ar hyn o bryd, mae dilyniannu genom dynol cyflawn yn costio llai na $1000 ac yn cymryd ychydig o ddyddiau.
- Gadewch i ni symud ymlaen at siarad am eich labordy, a yw'n canolbwyntio ar wyddoniaeth sylfaenol neu ymchwil gymhwysol?
V.T.: Rydyn ni'n ceisio gwneud y ddau. I ddechrau, rhoddwyd blaenoriaeth i bethau sylfaenol, ond yn awr rydym yn ceisio cymhwyso ein datblygiadau i ymarfer.
Ar hyn o bryd, er enghraifft, rydym yn astudio mecanweithiau ymwrthedd tatws i firws Y. Mae hwn yn llawer o waith sylfaenol, ond os yw'n llwyddiannus, bydd y canlyniad yn ddiddorol iawn ar gyfer dewis mathau gwrthsefyll.
M.L.: Mae cysylltiad agos rhwng gwyddoniaeth sylfaenol a chymhwysol; ni all y naill fodoli heb y llall. Os nad ydym yn gwybod sut mae'r firws yn rhyngweithio â'r planhigyn, gyda pha broteinau penodol, ni fyddwn yn gallu eu newid i wneud y planhigyn yn gwrthsefyll.
Rydym wedi bod yn cynnal ymchwil ar firws Y ers 2018 ac rydym bellach yn agosáu at y ffaith y byddwn yn cael fformiwla ar gyfer ymwrthedd yn ystod yr ychydig flynyddoedd nesaf, ac yn y dyfodol y canlyniad ymarferol angenrheidiol: ni fydd y planhigyn tatws yn syntheseiddio proteinau firaol, mae'n yn gallu gwrthsefyll y firws.
- A ydych chi'n cydweithredu â chwmnïau bridio / bridwyr Rwsiaidd?
V.T.: Ar datws, rydym yn gweithio gyda bridiwr ifanc Maria Polyakova, yn cyfathrebu'n weithredol ag arbenigwyr o'r Undeb Tatws, ac yn cynnal cysylltiadau â'r Ganolfan Ymchwil Ffederal Tatws a enwyd ar ei hôl. Mae A.G. Lorja. O ran bresych, rydym yn rhyngweithio â bridwyr a thyfwyr hadau Prifysgol Amaethyddol Talaith Rwsia - Academi Amaethyddol Moscow a enwyd ar ôl. Mae K.A. Timiryazev gan Grigory a Socrates Monachos. Ac yn yr hyn a wnawn yn y maes hwn, cawn ein harwain yn llwyr ganddynt.
- Ac eto am firysau. Marina Valerievna, mae eich ystod o ddiddordebau gwyddonol yn cynnwys nid yn unig y firws Y. Yn 2023, cawsoch grant gan Sefydliad Gwyddoniaeth Rwsia i gynnal ymchwil ar y prosiect “Astudiaeth o firomes tatws wedi'u tyfu (Solanum tuberosum L.) gan ddefnyddio dulliau dilyniannu trwybwn uchel.” Pam fod y pwnc hwn yn ddiddorol?
M.L.: Mae tatws, i raddau mwy na llawer o blanhigion eraill, yn dioddef o afiechydon firaol, gan eu bod yn cael eu lluosogi'n llystyfol. Mae firysau'n cronni mewn cloron ac yn cael eu trosglwyddo i'r cenedlaethau nesaf, felly mae'r llwyth firaol yn tyfu'n gyson. Pan ddywedant fod tatws yn dirywio, dyma'n union yr ydym yn sôn amdano.
Nid yw firysau yn systemau anadweithiol; maent yn rhyngweithio'n weithredol â'r planhigyn cynnal a'i gilydd. Mae yna achosion lle na all planhigyn sydd eisoes yn sâl gydag un firws penodol gael ei heintio ag un arall. Ac mae yna firysau na allant heintio planhigyn ar eu pen eu hunain; dim ond mewn cydweithrediad â firysau eraill y maent yn gweithredu. Yn ddiweddar, cyhoeddwyd gwaith yn disgrifio mathau o firysau sy'n helpu planhigion i oroesi sychder. Trawsnewidiad mor annisgwyl o barasitiaeth i gydfuddiannol.
Nid oes unrhyw gemegau effeithiol i frwydro yn erbyn clefydau firaol ar datws. Er mwyn gwella ei iechyd, datblygwyd dulliau eithaf cymhleth ac, yn bwysicaf oll, drud: trwy ddiwylliant in vitro, cael microtubers. Ond dim ond am ychydig genedlaethau y mae'r canlyniad yn para. I ddod o hyd i atebion eraill, mae angen i chi astudio nodweddion firysau yn fwy manwl, felly mae'r astudiaeth yn berthnasol iawn, iawn.
– GOST 33996-2016 “Tatws hadyd. Amodau technegol a dulliau ar gyfer pennu ansawdd" rhestrir pum firws (feirws tatws PVK - X; firws tatws SBK - S; firws tatws MVK - M; firws tatws YBK - Y; VSLK - firws curl dail tatws) ac un viroid (PSTV – viroid cloronen sbindell tatws). A fyddwch yn canolbwyntio arnynt?
M.L.: Nod fy mhrosiect yw defnyddio dulliau trwybwn uchel i astudio'r firysau hynny (casgliadau o firysau) sy'n bresennol ar datws yn Rwsia. Mae hyn yn ddiddorol o safbwynt pa gymhlethdodau o wahanol firysau sydd i'w cael ar un planhigyn, ac o safbwynt nifer yr achosion o'r firysau hyn.
Yn gyfan gwbl, mae mwy na 50 o firysau a geir ar datws yn hysbys yn y byd. Mae'r rhai a restrir yn GOST ymhlith y rhai mwyaf peryglus, ac yn ogystal, mae ganddynt arwyddion allanol clir. Felly, mae necrosis mosaig yn amlygiad cyffredin o haint firws Y, a gellir pennu presenoldeb firws cyrl dail trwy ddadffurfiad nodweddiadol llafnau dail.
Ond mae yna lawer o firysau nad ydyn nhw'n amlygu eu hunain yn ffenoteipaidd, er y gallant hefyd gael effaith ar y cnwd. Anaml y cânt eu darganfod, ond dim ond oherwydd na edrychir amdanynt.
Er enghraifft, gallaf ddyfynnu gwaith cydweithwyr o Sefydliad Ymchwil Diogelu Planhigion Gyfan-Rwsia (VIZR). Yn 2019, fe wnaethant gyhoeddi erthygl am ddarganfod firws tatws P yn Rwsia. Yn flaenorol credwyd ei fod wedi'i ddosbarthu'n gyfan gwbl yn Ne America.
Y cwestiwn yw beth y byddwn yn ei ddarganfod os nad ydym yn edrych “o dan olau stryd” lle mae'n olau, ond lle nad ydym wedi edrych eto.
– Ble byddwch chi'n cynnal eich ymchwil?
M.L.: Yn ôl telerau'r grant, bydd y prosiect yn cymryd dwy flynedd. Y llynedd buom yn cydweithio â fferm datws yn rhanbarth Tula, yn casglu deunydd, yn gweithio gyda gwahanol fathau ac atgynyrchiadau. Eleni byddwn yn mynd i ranbarthau eraill i weld pa firysau a geir yno.
Bydd canlyniadau'r astudiaeth yn cael eu crynhoi yn 2025, a byddwn yn bendant yn dweud wrth dyfwyr tatws Rwsia amdanynt.